JP2008105528A - Method of manufacturing sub-frame, and sub-frame - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、サブフレームの製造方法およびサブフレームに関するものである。 The present invention relates to a subframe manufacturing method and a subframe.
車両には、車体骨格部材を構成する左右一対のサイドフレームが、車体前部から車体後部に亘って設けられている。サイドフレームにはサブフレームが接続され、そのサブフレーム上に車両の各種機器が搭載されている。そのサブフレームは、複数のフレーム部材を溶接等により接合して形成されている。 The vehicle is provided with a pair of left and right side frames constituting a vehicle body skeleton member from the vehicle body front part to the vehicle body rear part. A subframe is connected to the side frame, and various devices of the vehicle are mounted on the subframe. The sub-frame is formed by joining a plurality of frame members by welding or the like.
近時、押出し成形されたフレーム部材を接合して、サブフレームを形成する技術が提案されている。
特許文献1には、前後方向に沿って連続する前側サイドメンバと後側サイドメンバの各対応端部、及び車幅方向に沿うクロスメンバの対応端部を、結合ブラケットにより結合する自動車のメンバ結合構造が記載されている。これら各メンバは、閉断面形状のアルミ合金製押出材で形成されている。また結合ブラケットは、上下方向で同一断面を有するアルミ合金製の押出材を切断して形成したものである。この結合ブラケットの中央には四角筒状の枠体が形成され、枠体の内部には円筒状のナット部(部材締結部)が設けられている。また結合ブラケットは、各メンバの対応端部内に挿入される一対の縦フランジを3組有している。
Japanese Patent Laid-Open No. 2004-133867 discloses a vehicle member coupling in which corresponding end portions of a front side member and a rear side member continuous along the front-rear direction and corresponding end portions of a cross member along the vehicle width direction are coupled by a coupling bracket. The structure is described. Each of these members is formed of an aluminum alloy extruded material having a closed cross-sectional shape. The coupling bracket is formed by cutting an extruded material made of an aluminum alloy having the same cross section in the vertical direction. A square cylindrical frame is formed in the center of the coupling bracket, and a cylindrical nut portion (member fastening portion) is provided inside the frame. The coupling bracket has three pairs of vertical flanges inserted into the corresponding end portions of the members.
しかしながら、特許文献1に記載された技術では、ナット部を含む結合ブラケットが押出材で一体成形されているので、結合ブラケットよりも硬い異種材料でナット部(カラー)を構成することができない。
また、結合ブラケットの縦フランジを各メンバの端部に挿入して結合するので、ナット部の端面が各メンバの外面より凹んで配置される。そのため、ナット部に挿入したボルトによりサブフレームを車体に締結する際に、ナット部の端面にスペーサを配置する必要がある。
そこで本発明は、カラーの材料を自由に選定することが可能であり、車体取付け時にスペーサを必要としないサブフレームおよびその製造方法の提供を課題とする。
However, in the technique described in
Further, since the vertical flange of the coupling bracket is inserted and coupled to the end portion of each member, the end surface of the nut portion is arranged to be recessed from the outer surface of each member. Therefore, it is necessary to arrange a spacer on the end surface of the nut portion when the subframe is fastened to the vehicle body with the bolt inserted into the nut portion.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a subframe that can freely select a color material and does not require a spacer when the vehicle body is mounted, and a method for manufacturing the subframe.
上記課題を解決するために、請求項1に係る発明は、複数のフレーム部材(例えば、実施形態におけるフレーム部材65)と、前記複数のフレーム部材を接合して枠状サブフレーム(例えば、実施形態におけるサブフレーム40)を形成するジョイント部材(例えば、実施形態におけるジョイント部材70)と、前記ジョイント部材または前記フレーム部材の貫通孔(例えば、実施形態における貫通孔80)に挿入されたカラー(例えば、実施形態におけるカラー90)とを備え、前記カラーに挿入されたボルトにより車体に締結されるサブフレームの製造方法であって、前記フレーム部材と前記ジョイント部材とを摩擦撹拌溶接により接合し、前記摩擦撹拌溶接に伴う温度上昇により拡大した前記貫通孔に、前記カラーを挿入することを特徴とする。
In order to solve the above-described problem, the invention according to
請求項2に係る発明は、複数のフレーム部材と、前記複数のフレーム部材に接合されて枠状サブフレームを形成するジョイント部材と、前記ジョイント部材または前記フレーム部材の貫通孔に挿入されたカラーとを備え、前記カラーに挿入したボルトにより車体に締結されるサブフレームであって、前記フレーム部材と前記ジョイント部材とは摩擦撹拌溶接により接合され、前記カラーの直径は、前記摩擦撹拌溶接に伴う温度上昇により拡大した前記貫通孔の直径より、小さく形成されていることを特徴とする。
The invention according to
請求項3に係る発明は、前記カラーの軸方向の一方端部に、フランジ部(例えば、実施形態におけるフランジ部94)が形成されていることを特徴とする。
The invention according to
請求項1に係る発明によれば、摩擦撹拌溶接に伴う温度上昇により拡大した貫通孔にカラーを挿入するので、カラーを簡単かつ確実に挿入することが可能になる。また溶接後の温度低下により貫通孔が縮小してカラーが固定されるので、カラーを簡単かつ確実に固定することが可能になる。このように、カラーの挿入および固定を簡単かつ確実に行うことができるので、ジョイント部材またはフレーム部材とは別体のカラーを採用することが可能になり、カラーの材料を自由に選定することができる。 According to the first aspect of the invention, since the collar is inserted into the through-hole enlarged due to the temperature rise accompanying friction stir welding, the collar can be easily and reliably inserted. Further, since the collar is fixed by reducing the through-hole due to the temperature drop after welding, the collar can be fixed easily and reliably. As described above, since the collar can be inserted and fixed easily and reliably, it is possible to adopt a collar separate from the joint member or the frame member, and the color material can be freely selected. it can.
請求項2に係る発明によれば、カラーの直径が、摩擦撹拌溶接に伴う温度上昇により拡大した貫通孔の直径より小さく形成されているので、摩擦撹拌溶接に伴う温度上昇により拡大した貫通孔に、カラーを挿入することが可能になる。したがって、ジョイント部材またはフレーム部材とは別体のカラーを採用することが可能になり、カラーの材料を自由に選定することができる。 According to the second aspect of the invention, the diameter of the collar is smaller than the diameter of the through-hole enlarged due to the temperature rise accompanying friction stir welding, so that the through-hole enlarged due to the temperature rise accompanying friction stir welding is used. It becomes possible to insert a color. Therefore, it is possible to employ a color separate from the joint member or the frame member, and the color material can be freely selected.
請求項3に係る発明によれば、フランジ部の厚さおよび面積を適宜設定して、カラーを貫通孔に挿入することにより、フランジ部をスペーサとして機能させることが可能になる。したがって、サブフレームの車体取付け時にスペーサを必要としない。
According to the invention which concerns on
以下、本発明の実施形態につき図面を参照して説明する。本実施形態では、燃料電池自動車において燃料電池を搭載するサブフレームについて、本発明に係るサブフレームを適用した場合を例にして説明する。
(第1実施形態)
図1は車両側面の説明図であり、図2は図1のA−A線における断面図である。図1および図2に示すように、燃料電池自動車は、水素と酸素との電気化学反応によって発電を行う燃料電池スタック12を車体のフロア下に搭載するもので、該燃料電池により生じた電力で駆動モータを駆動して走行する。燃料電池スタック12は、例えば単位電池(単位燃料電池)を多数積層してなる周知の固体高分子膜型燃料電池(PEMFC)であり、そのアノード側に燃料ガスとして水素ガスを供給し、カソード側に酸化剤ガスとして酸素を含む空気を供給することで、電気化学反応により電力を生成すると共に水を生成する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, a case where a subframe according to the present invention is applied to a subframe on which a fuel cell is mounted in a fuel cell vehicle will be described as an example.
(First embodiment)
FIG. 1 is an explanatory view of a side surface of a vehicle, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. As shown in FIGS. 1 and 2, a fuel cell vehicle has a
図1に示すように、燃料電池自動車には、車体前部から車体後部に亘り、フロアパネル1下に車体骨格部材を形成する左右一対のサイドフレーム2が設けられている。図2に示すように、左右のサイドフレーム2の外側壁3には、アウトリガー4を介してサイドシル5が接合されている。サイドフレーム2には、車幅方向に車体骨格部材であるクロスメンバ(不図示)が接続されている。
As shown in FIG. 1, the fuel cell vehicle is provided with a pair of left and
図1に示すように、車体前部のモータルーム10には、サイドフレーム2に対して下側からフロントサブフレーム11が取り付けられている。このフロントサブフレーム11には、燃料電池スタック12に空気を送給するコンプレッサ13や、走行用の駆動モータ14からなるポンプモータユニット15等が搭載されている。
車体後部には、サイドフレーム2に対して下側からリヤサブフレーム16が取り付けられている。このリヤサブフレーム16には、車輪及びサスペンションに加えて、燃料電池スタック12の燃料である水素を貯留する水素タンク17や蓄電池18等が搭載されている。
As shown in FIG. 1, a
A
サイドフレーム2上には、フロアパネル1が接合されている。フロアパネル1の前端部は前側に立ち上がりダッシュロア1aへと連なり、フロアパネル1の後端部は前記リヤサブフレーム16の水素タンク17上部を覆う位置まで延出している。
フロアパネル1には、ダッシュロア1aの下端部から車体後部に向かって、左右のフロントシート20およびリヤシート21間に、上方に膨出するフロアトンネル22が形成されている。このフロアトンネル22が左右のフロントシート20,20間において更に上方に膨出し、センターコンソール23が形成されている。
On the
The
図2に示すように、フロアトンネル22の左右の立ち上がり部24から、センターコンソール23の側壁25に至る下面部位には、三角形状の断面を形成するレインフォース26が接合され、フロアトンネル22及びセンターコンソール23を補強している。レインフォース26の下面には、車体前後方向に沿って閉断面構造のセンターフレーム27が接合されている。またサイドフレーム2の内側壁とフロアパネル1とのコーナー部分には、車体前後方向に沿って閉断面構造の補強フレーム28が接合されている。
As shown in FIG. 2, a
これらセンターフレーム27と補強フレーム28との下面には、サブフレーム40が取り付けられている。図1に示すように、サブフレーム40には、燃料電池スタック12やその補機類19などが搭載されている。これら燃料電池12及び補機類19は、センターコンソール23内、つまり車室外側であるフロアパネル1下に配置されている。これにより、燃料電池が乗員の居住空間とフロアパネル1(センターコンソール23)によって隔絶されている。
(サブフレーム)
図3は、サブフレームの斜視図である。サブフレーム40は、車両前後方向に伸びる一対のサブセンターフレーム44,44を備えている。このサブセンターフレーム44,44は、上述したセンターフレームの下側に接続される。一対のサブセンターフレーム44,44は、車幅方向に配置された前サブクロスフレーム41および後サブクロスフレーム42によって連結されている。これにより、サブフレーム40が枠状骨格に構成されている。なお後サブクロスフレーム42よりも後方に延出したサブセンターフレーム44,44の後端部は、車幅方向に配置されたエンドフレーム45によって連結されている。
前後サブクロスフレーム41,42の中間において、サブセンターフレーム44,44から車幅方向外側に向かって、中間フレーム47,47が延設されている。中間フレーム47,47の先端部は、上述した補強フレームの下側に接続される。
(Sub-frame)
FIG. 3 is a perspective view of the subframe. The
Intermediate frames 47, 47 extend from the sub center frames 44, 44 toward the outside in the vehicle width direction between the front and rear sub cross frames 41, 42. The front ends of the
サブフレーム40を構成する各種フレームは、フレーム部材65と、複数のフレーム部材65の交差部に配置されたジョイント部材70とで構成されている。なお以下には、P部におけるフレーム部材65およびジョイント部材70を例にして説明するが、他の部分においても同様に構成されている。
図4は、図3のP部の拡大分解図である。図4に示すように、フレーム部材65は、アルミニウム等の金属材料を押出し成形することにより、矩形状の閉断面構造に形成されている。このフレーム部材65は、端部に開口66を有する中空構造になっている。
Various frames constituting the
FIG. 4 is an enlarged exploded view of a portion P in FIG. As shown in FIG. 4, the
ジョイント部材70は、マグネシウム合金等の金属材料により中実構造に成形されている。ジョイント部材70は、直方体状の本体部71を備えている。本体部71の側面には、フレーム部材65の開口66と嵌合する嵌合部76が突出形成されている。そして、ジョイント部材70の嵌合部76が、フレーム部材65の開口66に挿入されて、サブフレームが組み立てられている。さらに、ジョイント部材70の嵌合部76とフレーム部材65との嵌合部分69が、摩擦撹拌溶接(Friction Stir Welding;以下「FSW」という。)によって接合されている。
The
FSWにつき、図6(b)を用いて説明する。FSWには、中心に突起101を備えた円柱状の撹拌ロッド100を使用する。そして、ジョイント部材70の嵌合部76とフレーム部材65との嵌合部分69に向かって、撹拌ロッド100を押圧しつつ、中心軸の周りに回転させる。これにより、嵌合部分69に摩擦熱を与え、材料に可塑化・粘性化した層を作る。その撹拌ロッド100を嵌合部分69に沿って進行させると、嵌合部分69に順次可塑化が起こる。ここで可塑化した材料が固化することにより、嵌合部分69にFSW接合部110が形成される。
なお、図3に破線110で示すように、サブフレームを構成するフレーム部材およびジョイント部材は、FSWにより接合されている。
The FSW will be described with reference to FIG. For the FSW, a
In addition, as shown by the
(カラー)
図4に戻り、ジョイント部材70の本体部71には貫通孔(不図示)が上下方向に貫通形成され、その貫通孔にカラー90が挿入されている。そのカラー90の中心軸に沿って、取付け孔92が形成されている。この取付け孔92に下方からボルトを通すことにより、図2に示すようにサブフレーム40がセンターフレーム27および補強フレーム28に対して締結されるようになっている。
(Color)
Returning to FIG. 4, a through hole (not shown) is formed through the
図5(a)は、第1実施形態に係るカラーの断面図である。カラー90は、ジョイント部材より硬い(座屈強度の高い)アルミニウム等の金属材料により、筒状に一体成型されている。カラー90の外周面には、凸部および/または凹部が形成されている。具体的には、カラー90の軸方向中央部に直径がφC2の大径部96が形成され、カラー90の軸方向両端部付近に直径がφC1(<C2)の小径部95,97が形成されている。これにより、カラー90の軸方向に沿って小径部95、大径部96および小径部95が順に配置され、カラー90の外周面に大径部96を頂部とする凸部が形成されている。さらに、一方の小径部95の軸方向外側に、直径がφC0(>C1)のフランジ部94が形成されている。これにより、カラー90の軸方向に沿って大径部96、一方の小径部95およびフランジ部94が順に配置され、カラー90の外周面に一方の小径部95を底部とする凹部が形成されている。
FIG. 5A is a cross-sectional view of the collar according to the first embodiment. The
図5(b)は、第1実施形態の変形例に係るカラーの断面図である。この変形例では、カラー91の軸方向の一方端部に直径がφC2の大径部96が形成され、他方端部付近に直径がφC1(<C2)の小径部95が形成されている。その小径部95の外側には、直径がφC0(>C1)のフランジ部94が形成されている。この変形例でも、カラー90の軸方向に沿って大径部96、小径部95およびフランジ部94が順に配置され、カラー90の外周面に小径部95を底部とする凹部が形成されている。
FIG. 5B is a cross-sectional view of a collar according to a modification of the first embodiment. In this modification, a
図6は、図4のB−B線における断面図である。図6(a)に示すように、ジョイント部材70には、第1実施形態に係るカラーを挿入する貫通孔80が上下方向に形成されている。貫通孔80の内周面には、カラーの外周面に形成された凸部および/または凹部に対応して、凹部および/または凸部が形成されている。具体的には、貫通孔80の軸方向中央部に直径がφH2(≒C2)の大径部86が形成され、貫通孔80の軸方向両端部に直径がφH1(≒C1)の小径部85が形成されている。これにより、貫通孔80の軸方向に沿って小径部85、大径部86および小径部85が順に配置され、貫通孔80の内周面に大径部86を底部とする凹部が形成されている。
6 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. As shown in FIG. 6A, the
ところで、図6(b)に示すように、ジョイント部材70とフレーム部材65との嵌合部分69にFSWを実施すると、ジョイント部材70の温度が上昇する。これにより、ジョイント部材70が熱膨張して、貫通孔80の小径部85の直径φH1が拡大する。例えば、室温における貫通孔80の小径部85の直径φH1を36mm、ジョイント部材70を構成するマグネシウム合金の線膨張係数αを2.7×10−5/℃、ジョイント部材70の温度変化量ΔTを180℃(200℃−20℃)とすれば、温度上昇後における貫通孔80の小径部の直径φH1´は次式で表される。
H1´=H1+H1・α・ΔT=36.175
By the way, as shown in FIG.6 (b), if FSW is implemented in the
H1 ′ = H1 + H1 · α · ΔT = 36.175
そこで本実施形態では、カラー90の大径部96の直径φC2を、温度上昇後における貫通孔80の小径部85の直径φH1´より小さく設定する。しかも、カラー90の大径部96の直径φC2を、室温における貫通孔80の小径部85の直径φH1より大きく設定する。例えば、室温における貫通孔80の小径部85の直径φH1が36mmであって、温度上昇後における貫通孔80の小径部85の直径φH1´が36.175mmの場合には、カラー90の大径部96の直径φC2を36.170mm程度に設定すればよい。
Therefore, in this embodiment, the diameter φC2 of the
(サブフレームの製造方法)
次に、本実施形態に係るサブフレームの製造方法につき、図6を用いて説明する。図6は、第1実施形態に係るサブフレームの製造方法の工程図であり、図4のB−B線における断面図である。
まず図6(a)に示すように、ジョイント部材70の嵌合部76を、フレーム部材65に挿入する。
次に図6(b)に示すように、ジョイント部材70とフレーム部材65との嵌合部分69にFSWを実施する。FSWの実施中における溶接部の温度は、400〜500℃程度に上昇する。なお、撹拌ロッド100の先端から50mm離れた位置の温度は、50〜100℃程度に上昇する。そのため、ジョイント部材70における貫通孔80周辺の温度は、室温(20℃程度)から200℃程度に上昇する。これにより、貫通孔80の小径部85の直径がφH1からφH1´に拡大する。
(Subframe manufacturing method)
Next, a method for manufacturing a subframe according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a process diagram of the method for manufacturing a subframe according to the first embodiment, and is a cross-sectional view taken along line BB of FIG.
First, as shown in FIG. 6A, the
Next, as shown in FIG. 6B, FSW is performed on the
本実施形態では、温度上昇後における貫通孔80の小径部85の直径φH1´より、カラー90の大径部96の直径φC2が小さく設定されている。そのため、ジョイント部材70の温度上昇後には、カラー90の大径部96であっても、貫通孔80の小径部85を通過することが可能になる。そこで、FSWの実施によりジョイント部材70の温度が十分に上昇した後に、カラー90を貫通孔80に挿入する。なお挿入前のカラー90は、室温に保持しておくか、または冷却しておくことが望ましい。
In the present embodiment, the diameter φC2 of the
図6(c)に示すように、カラー90を貫通孔80に挿入して、カラー90のフランジ部94の下面を、ジョイント部材70の上面に当接させる。
カラー90の挿入後、ジョイント部材70を室温まで冷却する。本実施形態では、カラー90の大径部96の直径φC2が、室温における貫通孔80の小径部85の直径φH1より大きく設定されている。そのため室温において、カラー90の大径部96が貫通孔80の小径部85を通過することは不可能である。また、カラー90の外周面には大径部96を頂部とする凸部が形成され、貫通孔80の内周面にはこれに対応した凹部が形成されているので、カラー90が軸方向両側に抜け出るのを防止することができる。
As shown in FIG. 6C, the
After the
以上に述べたように、本実施形態によれば、FSWに伴う温度上昇により拡大した貫通孔80にカラー90を挿入するので、圧入工程等を設けなくても、カラーを簡単かつ確実に挿入することが可能になる。また溶接後の温度低下により貫通孔80が縮小してカラー90が固定されるので、別途溶接工程等を設けなくても、カラーを簡単かつ確実に固定することが可能になる。例えば、マグネシウム合金のジョイント部材70にアルミニウムのカラー90を固定する場合には、通常のTIG溶接等を使用することができないが、本実施形態によれば、電気やガスを使った溶接を必要とすることなくカラー90をジョイント部材70に固定することができる。
As described above, according to the present embodiment, since the
このように、カラーの挿入および固定を簡単かつ確実に行うことができるので、ジョイント部材70とは別体のカラー90を採用することが可能になる。したがって、カラー90の材料を自由に選定することができる。例えば、カラー90の構成材料としてジョイント部材70の構成材料より硬い(座屈強度の高い)材料を選定すれば、カラー90の取付け孔92に挿入されるボルト等の緩みを防止することができる。
As described above, since the collar can be inserted and fixed easily and reliably, it is possible to employ a
また本実施形態によれば、FSWの実施に伴う熱を利用するので、カラー90の挿入のためジョイント部材70を別途加熱する必要がなく、製造コストの増加を抑制することができる。なお、ジョイント部材70を別途加熱するため炎であぶる必要もなく、経験がなくてもカラー90を挿入することが可能である。また、FSWの実施時には安定的に発熱するため、一度作業条件(FSW開始からカラー挿入までの時間や、撹拌ロッドの回転速度、移動速度等)を設定すれば、安定した挿入作業が可能である。また、カラー90および貫通孔80の寸法は、FSWによるジョイント部材70の温度変化量や構成材料の線膨張係数を用いて概算することが可能である。
Further, according to the present embodiment, since the heat associated with the FSW is used, it is not necessary to separately heat the
また本実施形態では、カラー90の軸方向の一方端部にフランジ部94を形成した。このフランジ部94の厚さおよび面積を適宜設定して、カラー90を貫通孔80に挿入することにより、フランジ部94をスペーサとして機能させることが可能になる。したがって、サブフレームの車体取付け時にスペーサを必要としない。
In the present embodiment, the
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態につき、図7を用いて説明する。
図7は、第2実施形態に係るサブフレームの製造方法の工程図であり、図4のB−B線に相当する位置における断面図である。第1実施形態では、中実構造のジョイント部材の貫通孔にカラーを挿入したが、図7に示す第2実施形態では、中空構造のフレーム部材65の貫通孔80にカラー93を挿入する点で異なっている。なお第1実施形態と同様の構成となる部分については、その詳細な説明を省略する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 7 is a process diagram of the method for manufacturing a subframe according to the second embodiment, and is a cross-sectional view at a position corresponding to the line BB in FIG. 4. In the first embodiment, the collar is inserted into the through hole of the joint member having the solid structure. However, in the second embodiment shown in FIG. 7, the
図7(a)に示すように、フレーム部材65は、閉断面の中空構造に形成されている。そのフレーム部材65を構成する壁面のうち、上下方向に対向配置された一対の壁面に、それぞれ貫通孔80,80が形成されている。貫通孔80,80は、平面視において略同じ位置に、略同じ直径φH1で形成されている。
As shown in FIG. 7A, the
図7(b)に示すように、カラー93は、アルミニウム等の金属材料により筒状に一体成型されている。カラー93の軸方向中央部には、直径がφC2の大径部96が形成されている。大径部96の軸方向の幅は、フレーム部材65において貫通孔80,80が形成された一対の壁面の間隔と同等に形成されている。その大径部96の軸方向両外側には、直径がφC1(≒H1<C2)の小径部95が形成されている。小径部95の軸方向の幅は、フレーム部材65において貫通孔80,80が形成された壁面の厚さと同等に形成されている。カラー93の上方に配置された一方の小径部95の軸方向外側には、直径がφC0(>C1)のフランジ部94が形成されている。またカラー93の下方に配置された他方の小径部95の軸方向外側には、直径がφC2の大径部96が形成されている。
As shown in FIG. 7B, the
ところで、ジョイント部材70とフレーム部材65との嵌合部分69にFSWを実施すると、ジョイント部材70だけでなくフレーム部材65の温度も上昇する。これにより、フレーム部材65が熱膨張して、貫通孔80の直径φH1が拡大する。例えば、室温における貫通孔80の直径φH1を20mm、フレーム部材65を構成するアルミニウムの線膨張係数αを2.3×10−5/℃、フレーム部材65の温度変化量ΔTを75℃(100℃−25℃)とすれば、温度上昇後における貫通孔80の直径φH1´は次式で表される。
H1´=H1+H1・α・ΔT=20.035
By the way, when FSW is performed on the
H1 ′ = H1 + H1 · α · ΔT = 20.035
そこで本実施形態では、カラー93の大径部96の直径φC2を、温度上昇後における貫通孔80の直径φH1´より小さく設定する。しかも、カラー93の大径部96の直径φC2を、室温における貫通孔80の直径φH1より大きく設定する。例えば、室温における貫通孔80の直径φH1が20mmであって、温度上昇後における貫通孔80の直径φH1´が20.035mmの場合には、カラー93の大径部96の直径φC2を20.030mm程度に設定すればよい。
Therefore, in this embodiment, the diameter φC2 of the
(サブフレームの製造方法)
次に、本実施形態に係るサブフレームの製造方法につき、図7を用いて説明する。図7は、第1実施形態に係るサブフレームの製造方法の工程図であり、図4のB−B線における断面図である。
まず図7(a)に示すように、ジョイント部材70の嵌合部76を、フレーム部材65に挿入する。
(Subframe manufacturing method)
Next, a method for manufacturing a subframe according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a process diagram of the manufacturing method of the subframe according to the first embodiment, and is a cross-sectional view taken along line BB of FIG.
First, as shown in FIG. 7A, the
次に図7(b)に示すように、ジョイント部材70とフレーム部材65との嵌合部分69にFSWを実施する。これにより、フレーム部材65における貫通孔80周辺の温度は、室温(25℃程度)から100℃程度に上昇する。これにより、貫通孔80の直径がφH1からφH1´に拡大する。
本実施形態では、温度上昇後における貫通孔80の直径φH1´より、カラー93の大径部96の直径φC2が小さく設定されている。そこで、FSWの実施によりフレーム部材65の温度が十分に上昇した後に、カラー93を貫通孔80に挿入する。
Next, as shown in FIG. 7B, FSW is performed on the
In the present embodiment, the diameter φC2 of the
図7(c)に示すように、カラー93を貫通孔80に挿入して、カラー93のフランジ部94の下面を、フレーム部材65の上面に当接させる。
カラー93の挿入後、フレーム部材65を室温まで冷却すると、貫通孔80,80の直径がφH1´からφH1に縮小する。これにより、フレーム部材65の貫通孔80,80がカラー93の小径部95,95に嵌合する。またフレーム部材65において貫通孔80,80が形成された一対の壁面の間に、カラー93の大径部96が配置される。本実施形態では、カラー93の大径部96の直径φC2が、室温における貫通孔80の直径φH1より大きく設定されている。そのため室温において、カラー93の大径部96が貫通孔80を通過することは不可能である。したがって、カラー93が軸方向両側に抜け出るのを防止することができる。
As shown in FIG. 7C, the
When the
以上に述べた第2実施形態でも、第1実施形態と同様の作用効果を奏することができる。すなわち、フレーム部材65に対するカラー93の挿入および固定を、簡単かつ確実に行うことができる。したがって、カラー93の構成材料を自由に選定することができる。
また、中空構造のフレーム部材65にカラー93を装着することで、フレーム部材65に車体取付け部を配置することができる。
Also in the second embodiment described above, the same operational effects as those in the first embodiment can be obtained. That is, the insertion and fixing of the
Further, by mounting the
なお、この発明は上述した実施形態に限られるものではない。
例えば、実施形態では車両中央において燃料電池を搭載するサブフレームを例にして説明したが、車両前方または後方において燃料電池以外の機器を搭載するサブフレームに本発明を適用することも可能である。また、サブフレームの形状は上記実施形態の形状に限定されず、適宜変更が可能である。
The present invention is not limited to the embodiment described above.
For example, in the embodiment, the sub-frame in which the fuel cell is mounted at the center of the vehicle has been described as an example. However, the present invention can be applied to a sub-frame in which devices other than the fuel cell are mounted in the front or rear of the vehicle. In addition, the shape of the subframe is not limited to the shape of the above embodiment, and can be changed as appropriate.
40…サブフレーム 65…フレーム部材 70…ジョイント部材 80…貫通孔 85…小径部 90…カラー 94…フランジ部 96…大径部
40 ...
Claims (3)
前記フレーム部材と前記ジョイント部材とを摩擦撹拌溶接により接合し、
前記摩擦撹拌溶接に伴う温度上昇により拡大した前記貫通孔に、前記カラーを挿入することを特徴とするサブフレームの製造方法。 A plurality of frame members; a joint member that joins the plurality of frame members to form a frame-shaped subframe; and a collar that is inserted into a through hole of the joint member or the frame member. A method of manufacturing a subframe that is fastened to a vehicle body by a bolt,
Joining the frame member and the joint member by friction stir welding,
A method of manufacturing a sub-frame, wherein the collar is inserted into the through-hole enlarged due to a temperature rise accompanying the friction stir welding.
前記フレーム部材と前記ジョイント部材とは摩擦撹拌溶接により接合され、
前記カラーの直径は、前記摩擦撹拌溶接に伴う温度上昇により拡大した前記貫通孔の直径より、小さく形成されていることを特徴とするサブフレーム。 A plurality of frame members; a joint member joined to the plurality of frame members to form a frame-like subframe; and a collar inserted into a through hole of the joint member or the frame member, and inserted into the collar A subframe fastened to the vehicle body by bolts,
The frame member and the joint member are joined by friction stir welding,
The diameter of the said collar is formed smaller than the diameter of the said through-hole expanded by the temperature rise accompanying the said friction stir welding.
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WO2011048709A1 (en) * | 2009-10-22 | 2011-04-28 | Ichishima Tatsuru | Method for fastening subframe to motor vehicle body by means of fastening bolts and subframe rigid collar for motor vehicle |
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- 2006-10-25 JP JP2006289648A patent/JP2008105528A/en not_active Withdrawn
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